CN112034899B - 一种超声波雾化片振荡控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波雾化片振荡控制方法及控制系统，振荡控制方法包括：A，超声波雾化片开始工作；B，在第一设定时间段内对超声波雾化片进行扫频及工作电流检测，存储扫频频率值和工作电流检测值；C，筛选出最大电流值I₀及对应的频率值f₀；D，确定谐振频率范围[f_min，f_max]，安全电流范围[I_min，I_max]；f_min＝f₀+Δf，f_max＝f₀+m·Δf；E，以驱动频率f_n驱动超声波雾化片工作，f_n的初始值为f₀+Δf；F，检测实时工作电流值I_n并判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系并采取相应措施，在超声波雾化片性能差或超负荷时跳转至B。本发明可以控制超声波雾化片的工作温度，防止温度过高或过低；避免烧坏元器件，使用成本低；工作效率高，雾化效果好，烟雾量大，用户体验好。

Description

一种超声波雾化片振荡控制方法及控制系统

技术领域

本发明特别涉及一种超声波雾化片振荡控制方法及控制系统。

背景技术

目前超声波电子烟中，均是以一个固定的频率驱动超声波雾化片工作。但是在超声波雾化片工作过程中，超声波雾化片的温度越来越高，随着温度的升高，超声波雾化片的谐振频率越来越小，从而导致电路中的电流也发生了改变。所以，当超声波雾化片温度过高时，超声波雾化片容易失效，并且容易烧掉电路中的元器件，增加使用成本。同时，工作电路与谐振频率不匹配时，超声波雾化片雾化效果很差，用户体验感差。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种超声波雾化片振荡控制方法及控制系统，可以控制超声波雾化片的工作温度，防止超声波雾化片温度过高而失效，防止超声波雾化片温度过低而振荡效果差；工作频率与工作电流的匹配性好，避免烧坏电路中的元器件，降低使用成本；提高超声波雾化片的工作效率，雾化效果更好，烟雾量更大，用户体验好。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种超声波雾化片振荡控制方法，包括：

步骤A，超声波雾化片开始工作；

其特点是还包括以下步骤：

步骤B，在第一设定时间段内，对超声波雾化片进行扫频且对其工作电流进行检测，存储扫频频率值和工作电流检测值；

步骤C，从第一设定时间段内的扫频频率值和工作电流检测值中，筛选出最大电流值I₀及其对应的频率值f₀；

步骤D，确定超声波雾化片的谐振频率范围为[f_min，f_max]，根据超声波雾化片的谐振频率范围确定其安全电流范围为[I_min，I_max]；其中，f_min＝f₀+Δf，f_max＝f₀+m·Δf，Δf是超声波雾化片工作电路中芯片的最小频率值，m为设定正整数，I_min是f_max对应的工作电流检测值，I_max是f_min对应的工作电流检测值；

步骤E，以驱动频率f_n驱动超声波雾化片工作一段第二设定时间段，其中，f_n的初始值为f₀+Δf；

步骤F，检测超声波雾化片的实时工作电流值I_n并判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系，

若I_min＜I_n＜I_max，则跳转至步骤G1；

若I_min≥I_n，则跳转至步骤G2；

若I_max＜I_n，则跳转至步骤G3；

若I_max＝I_n，则跳转至步骤G4；

步骤G1，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之和；

步骤G2，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与2Δf之和；

步骤G3，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之差；或者，控制超声波雾化片暂停一段第三设定时间段的工作；

步骤G4，以驱动频率f_n持续驱动超声波雾化片工作至下一个工作周期；

步骤G2和步骤G3之后跳转至步骤B。

进一步地，所述步骤G1中，驱动频率更新后，跳转至步骤E。

进一步地，步骤E与步骤F之间还包括：

步骤E1，判断驱动频率f_n与f_min，f_max之间的大小关系，若f_n＞f_max，则跳转至步骤B；若f_min≤f_n≤f_max，则跳转至步骤F。

作为一种优选方式，所述第一设定时间段为1ms～5ms。

作为一种优选方式，所述第二设定时间段为10ms～30ms。

作为一种优选方式，所述第三设定时间段为5ms～20ms。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种超声波雾化片振荡控制系统，包括：

启动模块：用于给出启停指令以控制超声波雾化片是否工作；

控制模块：用于根据启停指令控制超声波雾化片是否工作；在超声波雾化片工作时，控制模块以驱动频率f₀驱动超声波雾化片工作；

其特点是还包括：

扫频模块：用于在超声波雾化片工作时对超声波雾化片进行扫频；

电流检测模块：用于在超声波雾化片工作时检测超声波雾化片的工作电流；

筛选模块：用于存储扫频频率值和工作电流检测值，并用于从第一设定时间段内的扫频频率值和工作电流检测值中，筛选出最大电流值I₀及其对应的频率值f₀；

模拟模块：用于确定超声波雾化片的谐振频率范围为[f_min，f_max]，并根据超声波雾化片的谐振频率范围确定超声波雾化片的安全电流范围为[I_min，I_max]；其中，f_min＝f₀+Δf，f_max＝f₀+m·Δf，Δf是超声波雾化片工作电路中芯片的最小频率值，m为设定正整数，I_min是f_max对应的工作电流检测值，I_max是f_min对应的工作电流检测值；

控制模块还用于接收电流检测模块检测到的超声波雾化片的实时工作电流值I_n并判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系，并根据判断结果决定是否更新驱动频率f_n的值：

若I_min＜I_n＜I_max，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之和；

若I_min≥I_n，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与2Δf之和；

若I_max＜I_n，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之差；或者，控制超声波雾化片暂停一段第三设定时间段的工作；

若I_max＝I_n，则以驱动频率f_n持续驱动超声波雾化片工作至下一个工作周期。

进一步地，所述控制模块还用于判断驱动频率f_n与f_min，f_max之间的大小关系，若f_n＞f_max，则更新超声波雾化片的谐振频率范围和安全电流范围；若f_min≤f_n≤f_max，则继续判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系。

作为一种优选方式，所述超声波雾化片为压电陶瓷式雾化片。

与现有技术相比，本发明可以控制超声波雾化片的工作温度，防止超声波雾化片温度过高而失效，防止超声波雾化片温度过低而振荡效果差；工作频率与工作电流的匹配性好，避免烧坏电路中的元器件，降低使用成本；提高超声波雾化片的工作效率，雾化效果更好，烟雾量更大，用户体验好。

附图说明

图1为本发明方法一实施方式流程图。

图2为本发明系统一实施例方框图。

图3为超声波雾化片谐振频率与工作温度关系图。

图4为超声波雾化片工作频率与工作电流关系图。

具体实施方式

如图1所示，超声波雾化片振荡控制方法包括：

步骤A，超声波雾化片开始工作。

步骤B，在第一设定时间段内，对超声波雾化片进行扫频且对其工作电流进行检测，存储扫频频率值和工作电流检测值。

步骤C，从第一设定时间段内的扫频频率值和工作电流检测值中，筛选出最大电流值I₀及其对应的频率值f₀。此时，默认f₀为超声波雾化片的谐振频率。

步骤D，以为f₀参考点，确定超声波雾化片的谐振频率范围为[f_min，f_max]，根据超声波雾化片的谐振频率范围确定其安全电流范围为[I_min，I_max]；其中，f_min＝f₀+Δf，f_max＝f₀+m·Δf，Δf是超声波雾化片工作电路中芯片的最小频率值(为提高频率的控制精度)。m为设定正整数，I_min是f_max对应的工作电流检测值，I_max是f_min对应的工作电流检测值。f_min和f_max稍微大于f₀，I_min和I_max稍微小于I₀。

一般情况下Δf＝(4K～7K)。比如，超声波雾化片厂商给超声波雾化片的频率参数为2.4MHz±100K时，扫频得出的f₀＝2.4MHz，f₀<[f_min，f_max]。因此，谐振频率范围为[2.45MHz，2.55MHz]，因此超声波雾化片正常工作的时候是以f₁＝2.45MHz驱动，以提高超声波雾化片的工作效率。

步骤E，以驱动频率f_n驱动超声波雾化片工作一段第二设定时间段，其中，f_n的初始值为f₀+Δf；

步骤F，检测超声波雾化片的实时工作电流值I_n并判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系，

若I_min＜I_n＜I_max，则跳转至步骤G1；

若I_min≥I_n，则跳转至步骤G2；

若I_max＜I_n，则跳转至步骤G3；

若I_max＝I_n，则跳转至步骤G4；

步骤G1，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之和；

步骤G2，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与2Δf之和；

步骤G3，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之差；或者，控制超声波雾化片暂停一段第三设定时间段的工作；

步骤G4，以驱动频率f_n持续驱动超声波雾化片工作至下一个工作周期；

步骤G2和步骤G3之后跳转至步骤B。从而通过前后谐振频率对比，评估超声波雾化片的温度，实现以趋近f_max的频率驱动超声波雾化片工作，使超声波雾化片工作效率更高，雾化效果更好。

所述步骤G1中，驱动频率更新后，跳转至步骤E。

步骤E与步骤F之间还包括：

步骤E1，判断驱动频率f_n与f_min，f_max之间的大小关系，若f_n＞f_max，则跳转至步骤B；若f_min≤f_n≤f_max，则跳转至步骤F。

所述第一设定时间段为1ms～5ms。

所述第二设定时间段为10ms～30ms。

所述第三设定时间段为5ms～20ms。

如图2所示，超声波雾化片振荡控制系统包括：

启动模块：用于给出启停指令以控制超声波雾化片是否工作；

控制模块：用于根据启停指令控制超声波雾化片是否工作；在超声波雾化片工作时，控制模块以驱动频率f₀驱动超声波雾化片工作；

扫频模块：用于在超声波雾化片工作时对超声波雾化片进行扫频；

电流检测模块：用于在超声波雾化片工作时检测超声波雾化片的工作电流；

筛选模块：用于存储扫频频率值和工作电流检测值，并用于从第一设定时间段内的扫频频率值和工作电流检测值中，筛选出最大电流值I₀及其对应的频率值f₀；

模拟模块：用于确定超声波雾化片的谐振频率范围为[f_min，f_max]，并根据超声波雾化片的谐振频率范围确定超声波雾化片的安全电流范围为[I_min，I_max]；其中，f_min＝f₀+Δf，f_max＝f₀+m·Δf，Δf是超声波雾化片工作电路中芯片的最小频率值，m为设定正整数，I_min是f_max对应的工作电流检测值，I_max是f_min对应的工作电流检测值；

控制模块还用于接收电流检测模块检测到的超声波雾化片的实时工作电流值I_n并判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系，并根据判断结果决定是否更新驱动频率f_n的值：

若I_min＜I_n＜I_max，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之和；

若I_min≥I_n，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与2Δf之和；

若I_max＜I_n，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之差；或者，控制超声波雾化片暂停一段第三设定时间段的工作；

若I_max＝I_n，则以驱动频率f_n持续驱动超声波雾化片工作至下一个工作周期。

所述控制模块还用于判断驱动频率f_n与f_min，f_max之间的大小关系，若f_n＞f_max，则更新超声波雾化片的谐振频率范围和安全电流范围；若f_min≤f_n≤f_max，则继续判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系。

所述超声波雾化片为压电陶瓷式雾化片。

图3中，f₀为扫频阶段中得到的初始谐振频率。在超声波雾化片进入正常的工作状态时，超声波雾化片工作时间越久温度就越高，也就是说超声波雾化片的阻抗越大，电流越大，温度越高；如图3所示，谐振频率在某个温度范围内降低，比如当超声波雾化片的工作温度在170℃至220℃之间时，谐振频率随温度的升高而降低，由于在超声波雾化片工作的过程中，实际通过超声波雾化片的电流I越大，超声波雾化片的实际工作频率f越大，同时超声波雾化片的工作温度也就越高；因此超声波雾化片实际工作频率与谐振频率之间的误差就会越大，雾化效果就会越差，烟雾量越小。在本实施案例中，超声波雾化片的工作温度控制在170℃至220℃之间时，使谐振频率波动范围与实际振荡频率的波动范围相近，从而使超声波雾化片的工作频率最大化(趋近于谐振频率)，提高超声波雾化片的雾化效率；由于超声波雾化片由压电陶瓷材质制作而成，所以当温度到达极限温度后就不会再往上升，但是当达到极限温度后，超声波雾化片频率很低，甚至超声雾化失效，同时影响超声波雾化片的寿命。因此在超声雾化的过程中要控制超声波雾化片的温度，通过控制超声波雾化片的工作频率来控制通过超声波雾化片的电流，从而控制超声波雾化片的温度，以提高超声波雾化片的工作效率及其寿命。

从图4中可以看出：

1、序号1、2、3表示超声波雾化片在工作过程中，超声波雾化片的谐振频率随超声波雾化片温度的变化而变化，即超声波雾化片阻抗越高，温度越高，谐振频率越小，电流越高。

2、f₀₁、f₀₂、f₀₃为超声波雾化片在各温度对应的谐振频率。因此，在超声波雾化片的工作过程中会选一个大于f₀₁的工作频率范围[fmin，fmax]驱动超声波雾化片工作，以避免工作过程中有一部分工作频率失真。这个工作频率范围比谐振频率f₀₁稍微大点，即f_min＝f₀₁+Δf，fmax＝f₀₁+100Δf，Δf由超声雾化电路中的芯片决定的，一般情况下Δf＝(4k～7k)。

3、对应超声波雾化片的温度越高，选择工作频率越趋近于工作频率范围[fmin，fmax]的最大值，通过控制超声波雾化片的工作频率来控制通过超声波雾化片的电流，从而控制超声波雾化片的温度，使超声波雾化片工作效率更高。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超声波雾化片振荡控制方法，包括：

步骤A，超声波雾化片开始工作；

其特征在于，还包括以下步骤：

步骤B，在第一设定时间段内，对超声波雾化片进行扫频且对其工作电流进行检测，存储扫频频率值和工作电流检测值；

步骤C，从第一设定时间段内的扫频频率值和工作电流检测值中，筛选出最大电流值I₀及其对应的频率值f₀；

步骤D，确定超声波雾化片的谐振频率范围为[f_min，f_max]，根据超声波雾化片的谐振频率范围确定其安全电流范围为[I_min，I_max]；其中，f_min＝f₀+Δf，f_max＝f₀+m·Δf，Δf是超声波雾化片工作电路中芯片的最小频率值，m为设定正整数，I_min是f_max对应的工作电流检测值，I_max是f_min对应的工作电流检测值；

步骤E，以驱动频率f_n驱动超声波雾化片工作一段第二设定时间段，其中，f_n的初始值为f₀+Δf；

步骤F，检测超声波雾化片的实时工作电流值I_n并判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系，

若I_min＜I_n＜I_max，则跳转至步骤G1；

若I_min≥I_n，则跳转至步骤G2；

若I_max＜I_n，则跳转至步骤G3；

若I_max＝I_n，则跳转至步骤G4；

步骤G1，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之和；

步骤G2，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与2Δf之和；

步骤G3，更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之差；或者，控制超声波雾化片暂停一段第三设定时间段的工作；

步骤G4，以驱动频率f_n持续驱动超声波雾化片工作至下一个工作周期；

步骤G2或步骤G3之后跳转至步骤B。

2.如权利要求1所述的超声波雾化片振荡控制方法，其特征在于，所述步骤G1中，驱动频率更新后，跳转至步骤E。

3.如权利要求1所述的超声波雾化片振荡控制方法，其特征在于，步骤E与步骤F之间还包括：

步骤E1，判断驱动频率f_n与f_min，f_max之间的大小关系，若f_n＞f_max，则跳转至步骤B；若f_min≤f_n≤f_max，则跳转至步骤F。

4.如权利要求1所述的超声波雾化片振荡控制方法，其特征在于，所述第一设定时间段为1ms～5ms。

5.如权利要求1所述的超声波雾化片振荡控制方法，其特征在于，所述第二设定时间段为10ms～30ms。

6.如权利要求1所述的超声波雾化片振荡控制方法，其特征在于，所述第三设定时间段为5ms～20ms。

7.一种超声波雾化片振荡控制系统，包括：

启动模块：用于给出启停指令以控制超声波雾化片是否工作；

控制模块：用于根据启停指令控制超声波雾化片是否工作；在超声波雾化片工作时，控制模块以驱动频率f_n驱动超声波雾化片工作；

其特征在于，还包括：

扫频模块：用于在超声波雾化片工作时对超声波雾化片进行扫频；

电流检测模块：用于在超声波雾化片工作时检测超声波雾化片的工作电流；

筛选模块：用于存储扫频频率值和工作电流检测值，并用于从第一设定时间段内的扫频频率值和工作电流检测值中，筛选出最大电流值I₀及其对应的频率值f₀；

模拟模块：用于确定超声波雾化片的谐振频率范围为[f_min，f_max]，并根据超声波雾化片的谐振频率范围确定超声波雾化片的安全电流范围为[I_min，I_max]；其中，f_min＝f₀+Δf，f_max＝f₀+m·Δf，Δf是超声波雾化片工作电路中芯片的最小频率值，m为设定正整数，I_min是f_max对应的工作电流检测值，I_max是f_min对应的工作电流检测值；

控制模块还用于接收电流检测模块检测到的超声波雾化片的实时工作电流值I_n并判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系，并根据判断结果决定是否更新驱动频率f_n的值：

若I_min＜I_n＜I_max，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之和；

若I_min≥I_n，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与2Δf之和；

若I_max＜I_n，则更新驱动频率f_n的值并以更新后的驱动频率驱动超声波雾化片工作，更新后的驱动频率等于更新前的驱动频率与Δf之差；或者，控制超声波雾化片暂停一段第三设定时间段的工作；

若I_max＝I_n，则以驱动频率f_n持续驱动超声波雾化片工作至下一个工作周期。

8.如权利要求7所述的超声波雾化片振荡控制系统，其特征在于，

所述控制模块还用于判断驱动频率f_n与f_min，f_max之间的大小关系，若f_n＞f_max，则更新超声波雾化片的谐振频率范围和安全电流范围；若f_min≤f_n≤f_max，则继续判断I_n与I_min，I_max之间的大小关系。

9.如权利要求7所述的超声波雾化片振荡控制系统，其特征在于，所述超声波雾化片为压电陶瓷式雾化片。

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